WO2012113514A1 - Kolbendosierer für fluide medien - Google Patents

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WO2012113514A1
WO2012113514A1 PCT/EP2012/000619 EP2012000619W WO2012113514A1 WO 2012113514 A1 WO2012113514 A1 WO 2012113514A1 EP 2012000619 W EP2012000619 W EP 2012000619W WO 2012113514 A1 WO2012113514 A1 WO 2012113514A1
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piston
unit
filling
cylinder
cylinder unit
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PCT/EP2012/000619
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Markus Albrecht
Jan Reichler
Thomas Zink
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Eisenmann SE
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Eisenmann SE
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/16—Arrangements for supplying liquids or other fluent material
    • B05B5/1608—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive
    • B05B5/1616—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material
    • B05B5/1625—Arrangements for supplying liquids or other fluent material the liquid or other fluent material being electrically conductive and the arrangement comprising means for insulating a grounded material source from high voltage applied to the material the insulating means comprising an intermediate container alternately connected to the grounded material source for filling, and then disconnected and electrically insulated therefrom
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    • B05B5/1658—Details
    • B05B5/1666—Voltage blocking valves, e.g. with axially separable coupling elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/14—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area for supplying a selected one of a plurality of liquids or other fluent materials or several in selected proportions to a spray apparatus, e.g. to a single spray outlet

Definitions

  • the invention relates to a piston dispenser for fluid media, in particular for supplying an electrostatically operating application device in a system for coating objects, with a) a cylinder unit that defines a cylinder space; b) a piston assembly having a piston element which is movable in the cylinder space and a working space in the cylinder space partially limited; where c) the cylinder unit has a filling opening communicating with the working space, via which fluid medium can be supplied to the working space, and a discharge opening communicating with the working space, via which fluid medium can be discharged from the working space.
  • piston dispensers In order to be able to supply the application device with paint and detergent in a well-dosed manner, piston dispensers have established themselves on the market, among other things.
  • a working according to the double piston piston distributor of the type mentioned is known for example from DE 10 2004 058 053 B4. There, the working space of the cylinder is filled with paint and this then fed to the application device. Rinsing of the piston dispenser and the lines leading to the application device, which is necessary before a color change, takes place by means of a rinsing agent supplied from another source.
  • this can lead to relatively large paint losses and a relatively large need for washing-up liquid, which can be counteracted again, for example, by the above-mentioned pigging technique.
  • both the pigging technology and piston-type dispensers operating according to the double-piston principle can satisfy, in particular, another condition which is particularly important for safety reasons: in the case of coatings with electrostatic precipitators.
  • Applicable working table equipment must ensure that between application device and a lying at ground rinse aid reservoir or paint reservoir or color changer, as they are known per se, a potential separation is ensured at any time. This is achieved in known piston dispensers or the pigging technology by an insulating air layer is built up in the one or more leads from the detergent reservoir or from the ink reservoir or color changer to the piston dispenser, wherein the piston dispenser itself is at the potential of the application device.
  • an insulating air layer is present in particular in an insulation space between two pistons. If, however, not all electrically conductive material, be it paint or detergent, is reliably displaced from the line, or such conductive material passes into the insulation space due to a leak that is not immediately detected in the piston dosing device, electrical over-blows can occur.
  • the piston dispenser can work favorably with a monoblock piston arrangement and the piston element of the piston arrangement can be formed by a piston of a piston unit which can be driven externally.
  • the piston element of the piston arrangement is formed by a piston which is movable independently in the cylinder space and the piston arrangement furthermore comprises a piston unit which can be driven externally and which acts on the side of the independently movable piston remote from the working space arranged and can be brought into operative connection with this.
  • the piston dispenser thus operates with a double piston arrangement.
  • the independently movable piston is designed as a floating piston, no separate drive is required for this.
  • the floating piston can be driven from one side by fluid medium which can flow into the working space via the filling opening, and from the other side by means of the piston unit in one or the other direction in the cylinder space.
  • the piston unit can be locked releasably in at least one position with the cylinder unit, so that the cylinder unit is carried along by the piston unit during its movement.
  • the movement of the cylinder unit can be advantageously achieved from its filling position into the delivery position and optionally back, by the piston unit being moved by its drive.
  • the piston unit and its piston do not move in the cylinder space.
  • the cylinder unit can be locked in its filling position and / or in its dispensing position with the connection arrangement.
  • the respective position of the cylinder unit can be secured and the dissolved piston unit can be moved relative to the cylinder unit.
  • a secure locking is advantageously achieved by compressed air-actuated locking elements which occupy a locked state without compressed air supply under bias and a release state with compressed air supply.
  • the involved components can only be unlocked from each other in this case, if the one or more associated locking elements are specifically supplied with compressed air. This reduces the risk of unintentional unlocking.
  • Figure 1 shows an axial section of a piston dispenser according to a first embodiment with a double piston arrangement in which a cylinder unit is slidably mounted in a connection arrangement and is in a filling position;
  • FIG. 2 shows the piston dispenser in an intermediate phase during filling with a rinsing agent
  • FIG. 3 shows the piston dispenser filled with detergent
  • FIG. 4 shows the piston dispenser filled with detergent, wherein the cylinder unit is in an intermediate position on the way from the filling position to a dispensing position;
  • FIG. 5 shows the piston dispenser filled with detergent, the cylinder unit being in the dispensing position
  • FIG. 6 shows the piston dispenser in an intermediate phase during dispensing of the rinsing agent during a rinsing process
  • FIG. 7 shows the emptied piston dispenser with the cylinder unit in the dispensing position
  • FIG. 8 shows the emptied piston dispenser in a return phase of a piston element
  • FIG. 10 is a partial axial section of a modified piston metering device
  • FIGS 11 to 14 a piston dispenser according to a second
  • Embodiment with a Monokolbenanix in four phases when filling with and dispensing detergent.
  • a total of 10 designates a piston dispenser, which comprises a hollow cylinder 12, which in the present exemplary embodiment is made of glass.
  • the hollow cylinder 12 is closed on one end face with a head base 14 and on the opposite end face with a foot base 16.
  • the hollow cylinder 12, the head base 14 and the foot base 16 define a cylinder space 18 and together form a cylinder unit 20.
  • head and foot here and below mean no assignment of a spatial position when using the Kolbendes meter 10, which can be aligned belie ⁇ big in its use as a whole.
  • Both the head base 14 and the foot base 16 are each classified inwardly on the side remote from the hollow cylinder 12 and thus each have a step peripheral surface 22 and 24 on this side.
  • respective circumferential locking grooves 26 and 28 are incorporated, which will be discussed again below.
  • the head base 14 has a cylindrical space 18 coaxial, single-stepped passage 30 with a guide portion 30a and a locking portion 30b.
  • the locking portion 30b has a larger cross section with respect to the guide portion 30a and opens into the cylinder space 18th
  • the piston dispenser 10 comprises a piston unit 32 with a piston rod 34, which merges at one end into a locking region 36, which carries a piston 38 on its side remote from the piston rod 34 side.
  • the piston rod 34 extends through the guide portion 30 a of the passage 30 of the head socket 14 and has a complementary cross-section.
  • the dimensions of the locking portion 36 of the piston unit 32 are complementary to the dimensions of the locking portion 30b of the passage 30 in the head socket 14.
  • the piston 38 seals radially with the hollow cylinder 12 and has a passage 40 parallel to its longitudinal axis.
  • the piston unit 32 can be moved in the axial direction, to which the piston rod 34 is at its end remote from the piston 38 with a drive 42 in operative connection, which is shown only in Figure 1 and there only schematically.
  • the drive can be in the form of a servomotor or work hydraulically or pneumatically.
  • the piston unit 32 may be releasably coupled to the head socket 14 and, moreover, to the cylinder unit 20.
  • a locking depression 36a is incorporated, which can cooperate with a locking lug 44 of a locking element in the form of a compressed air-operated locking connector 46 in the head base 14.
  • the locking plug 46 assumes a latch state in which its locking lug 44 protrudes ünter spring preload in the locking portion 30b of the passage 30 in the head socket 14 inside.
  • the locking plug 46 can be supplied via a compressed air channel 48 in the head socket 14 with compressed air and brought into a release state. In this, the locking lug 44 is pulled out of the locking portion 30b of the head socket passage 30 by the compressed air against the spring force.
  • the locking area 36 of the piston unit 32 is arranged in the holding section 30b of the head socket passage 30 such that its latching depression 36a comes to lie in front of the latching nose 44 of the locking plug 46.
  • the locking plug 46 then assumes its locking state, engages the locking lug 44 in the latching depression 36 a of the locking portion 36 of the piston unit 32, whereby the piston unit 32 is connected to the head socket 14 and above with the cylinder unit 20.
  • the piston unit 32 can no longer be moved axially relative to the head ⁇ pedestal 14th Rather, the piston unit 32 then the cylinder unit 20 in their linear movement with lead yourself.
  • a disk-shaped floating piston 50 which seals radially against the hollow cylinder 12 and can move between the base 16 and the piston 38 of the piston unit 32.
  • a working chamber 52 (see FIGS. 3 and 7) of the hollow cylinder 12, the volume of which depends on the position of the floating piston 50 in the hollow cylinder 12 and which is bounded radially by the corresponding area of the inner circumferential surface of the hollow cylinder 12 is.
  • the piston unit 32 and the floating piston 50 together form a piston arrangement of the piston dispenser 10.
  • the foot base 16 has, on its side remote from the working space 52 in the axial direction, a filling opening 54, which communicates via a channel 56 in the foot base 16 with the working space 52.
  • a pressure-operated valve Vi is arranged, as it is known per se, through which the channel 56 can be released or closed.
  • the head base 14 has on its side remote from the cylinder chamber 18 in the axial direction of a discharge opening 58, which in turn communicates with the working chamber 52.
  • a passage 60 is present, which is connected via a hollow cylinder 12 passing line 62 with an angled passage 64 in the base 16, which in turn opens into the working chamber 52.
  • a compressed air operated valve is provided; this is designated V2 and can selectively close or release the passage 60.
  • the cylinder unit 20 is movable in a connection Order 66 stored and can be moved between a filling position and a delivery position.
  • connection arrangement 66 comprises a foot connection unit 68, which is designed to be complementary to the stepped foot base 16 and has a filling connection 70 which, during operation of the piston dispenser 10, is connected to a flushing agent source 72, which is indicated only schematically in FIG. 1 and there.
  • the filling port 70 can optionally be closed or released by a further valve V3.
  • the ThequaintanInstitut für Aus. 68 also includes a locking device 74 with a plurality of locking plugs 76, which operate on the same principle as it was explained above to the locking plug 46, wherein the respective compressed air line is not specifically shown and the associated locking lug is not specifically provided with a reference numeral.
  • the latching lugs of the locking plugs 76 can engage in the latching groove 28 of the pedestal 16 when the cylinder unit 20 assumes a filling position with respect to the connection arrangement 66, which, e.g. is shown in FIG.
  • the foot base 16 of the cylinder unit 20 dives into the foot connection unit 68, as it were, with the area of the stepped peripheral surface 24, so that its locking groove 28 comes to rest in front of the locking lugs of the locking plugs 76.
  • the filling connection 70 of the foot connection unit 68 is fluidically connected to the filling opening 54 of the foot base 16.
  • connection arrangement 66 accordingly comprises on the On the opposite side of the cylinder unit 20, a head connection unit 78 formed complementary to the stepped head socket 14 is connected to a dispensing connection 80 which is connected to an electrostatically operating application device 82 during operation of the piston dispenser 10, which is indicated only schematically in FIG. 1 and there in the form of a spray gun is.
  • the discharge port 80 may be selectively closed or released by a valve V4.
  • the head connection unit 78 also includes a locking device 84 with a plurality of locking plugs 86, which also operate on the same principle as explained above for the locking plugs 46 and 76, wherein the respective compressed air line is not specifically shown.
  • the latching lugs of the locking plugs 86 which are not specifically designated by a reference numeral, can correspondingly engage in the latching groove 26 of the head base 14 when the cylinder unit 20 assumes a dispensing position relative to the connection arrangement 66, e.g. is shown in FIG.
  • the head base 16 of the cylinder unit 20 then dives into the head connection unit 78, as it were, with the area of its stepped peripheral surface 22, so that its latching groove 26 comes to lie in front of the locking lugs of the locking plug 86.
  • the dispensing port 80 of the foot-connecting unit 68 is fluidly connected to the dispensing opening 58 of the pedestal 16.
  • the head connection unit 78 comprises a compressed air connection 88 having a valve V5 connected to the
  • Compressed air channel 48 is connected in the head socket 14 when the cylinder unit 20 assumes its dispensing position.
  • Compressed air connection 88 is compressed air from a not specifically shown compressed air source.
  • the head connection unit 78 also has a piston passage 34 of the piston unit 32 coaxial and in cross-sectional complementary guide passage 90 through which the piston rod 34 extends therethrough.
  • the foot connection unit 68 and the head connection unit 78 of the connection arrangement 66 can be designed as separately mounted components which are not fastened to one another but are supported separately from other components of a coating installation.
  • the piston dispenser 10 can also be used to provide the application device 82 with paint. In this case, instead of the detergent source 72, a paint reservoir is connected to the piston dispenser 10.
  • the cylinder unit 20 is in its filling position, in which the filling opening 54 is fluidly connected to the filling port 70 of the connection arrangement 66.
  • the cylinder unit 20 is connected via the locking device 74 with the predominantlyan gleichiser 68 by the locking lugs of the locking connector 76 engage under spring tension in the locking groove 26 of the base 16.
  • the piston unit 32 is in its locking head position and is connected to the head base 14 by the latching lug 44 of the locking plug 46 spring-loaded into the latching depression 36 a of the locking region 36 of the piston rod 34.
  • the floating piston 50 touches Cambridgeso-kel 14.
  • the valves VI to V5 are closed.
  • valves VI and V3 are opened, whereby flushing means S from the flushing agent source 72 via the filling port 70 in theticianan gleichiser 68 of the connection assembly 66 through the filling port 54 and the channel 56 of the pedestal 16 in the working chamber 52 of the cylinder unit 20 can flow.
  • the floating piston 50 is pressed by the flushing agent S in the direction of the piston 38 of the piston unit 32. This is shown in FIG.
  • Air which is initially located between the floating piston 50 and the piston 38 of the piston unit 32, is pushed out of the cylinder chamber 18 via the passage 40 in the piston 38 and a vent channel communicating therewith in the head socket 14, which in the FIGS selected cutting plane is not visible.
  • the working space 52 is dimensioned so that the piston dispenser 10 can accommodate about 600 ml of detergent S.
  • the cylinder unit 20 can already be filled with rinsing agent S in this way in preparation for a rinsing process if the application device 82 is still coating an object with varnish. If the application device 82 is to be supplied with paint by the piston dispenser 10, it can already be filled with paint in preparation for a paint change. In this case, the application device 82 is connected to at least one second metering device, from which it can be fed with paint.
  • valves VI and V3 are closed again and the locking plugs 76 of the locking device 74 of the foot-connecting unit 68 are actuated with compressed air, so that they release the cylinder unit 20.
  • the piston unit 32 is now moved in the direction of theticianan gleichiser 68 away. Characterized in that the piston unit 32 is connected via the locking plug 46 with the cylinder unit 20, the piston unit 32 leads the cylinder unit 20 in its movement from the filling position with it in the direction of the head terminal unit 78 in the delivery position. An intermediate phase of this movement is shown in FIG. The cylinder unit 20 with the piston unit 32 is guided during this movement by the piston rod 34 extending through the guide passage 90 in the head connection unit 78.
  • the filling opening 54 of the cylinder unit 20 is separated from the filling connection 70 during its movement and in the intermediate position shown in FIG. 4, in particular both the filling opening 54 and the discharge opening 58 are spatially separated from the respective associated filling connection 70 or discharge connection 80 and thereby arranged galvanically isolated. As a result, a potential separation between detergent source 72 and application device 82 is reliably maintained.
  • the compressed air supply of the locking device 74 in the complicatan gleichiser 68 can now be interrupted. Before the head base 14 reaches the locking plugs 86 of the head connection unit 78 with the region of its stepped circumferential surface 22, on the other hand, these are supplied with compressed air, so that they clear the way for the head base 14.
  • the cylinder unit 20 now assumes its dispensing position shown in FIG. 5, in which the dispensing opening 58 in the head base 14 is fluidically connected to the dispensing connection 80 of the connection arrangement 66.
  • the compressed air supply to the locking plugs 86 of the head connection unit is turned off and the latching lugs engage in the latching groove 26 of the head socket 14, whereby the cylinder unit 20 is locked to the head connection unit 78.
  • valves V2 and V4 are opened, so that the path of the rinsing agent S from the working chamber 52 via the discharge port 58 and the discharge port 80 to the application device 82 is free.
  • valve V5 is opened, so that the locking plug 46 is supplied with compressed air and the piston unit 32 releases.
  • the piston rod 34 is moved by means of the drive 42 in the direction of the foot base 16 of the cylinder unit 20 to. Since the piston unit 32 is released from the head socket 14, but this is locked to the Kopfan gleichiser 78, the piston 38 of the piston unit 32 moves into the cylinder chamber 18 of the cylinder unit 20 while pushing the floating piston 50 in front of him. The piston 38 is thus in operative connection with the floating piston 50. This is illustrated in FIG. When the locking portion 36 of the piston rod 34, the locking portion 30 b of
  • the piston 38 of the piston unit also can not seal against the hollow cylinder 12.
  • the piston rod 34 with its associated with the cylinder chamber 18 end can interact with the floating piston 50 in operative connection.
  • the floating piston 50 pushes the flushing agent S through the discharge opening 58 in the pedestal 16 in the channel 64 and further through the line 62 and the channel 60 in the head socket 14 to its discharge opening 58.
  • the cylinder unit 20 the detergent S to the discharge port 80, from where it gets to the application device 82 and cleans it.
  • valves V2 and V4 are closed again and the piston unit 32 is moved by means of the drive 42 back into its locking head position
  • the locking plugs 86 in the head connection unit 78 are supplied with compressed air and release the cylinder unit 20 as a whole.
  • the piston unit 32 is moved by means of the drive 42 in the direction of theticianan gleichiser 68. In doing so, it again carries with it the cylinder unit 20, which is thus moved back from its delivery position into its filling setting, and the filling and dispensing process can again be carried out with the starting situation shown in FIG.
  • FIG. 10 shows a part of a modified piston extruder 10 in which the only difference is the angled piston Channel 64 in the foot base 16 does not have its own mouth opening to the working chamber 52 of the cylinder unit 20 leads, but rather opens into the channel 56.
  • the modified piston feeder 10 is operated exactly as explained above.
  • FIGS. 11 to 14 show a modified piston dispenser 10 'in four stages during a filling and dispensing operation, in which components and components which correspond to those of the piston dispenser 10 are provided with the same reference numerals.
  • Floating piston present, so that the working space 52 is formed between the base 16 of the base cylinder unit 20 and the piston 38 of the piston unit 32, wherein the volume of the working space of the position of the piston unit 32 relative to the cylinder unit 20 depends.
  • a piston assembly is thus formed in this embodiment only by the piston unit 32.
  • the piston 38 of the piston unit 32 in this case has no through-channel and the locking portion 36 of the piston unit 32 now has the same cross-section as the piston rod 34th
  • the piston unit 32 has a second locking region 92 with a latching depression 92a in the piston rod 34, which is arranged at a distance from the first locking region 36 with the latching depression 36a.
  • the latching depression 92a is positioned on the piston rod 34 in such a way that it comes to lie in front of the latching nose 44 of the locking plug 46 when the piston unit 32 assumes a position in which the piston 38 bears against the pedestal 14. These positions ment defines a lock foot position of the piston unit 32.
  • the piston rod 34 at its end remote from the cylinder unit 20, merges into a coupling shank 94 with a smaller cross section, to which the drive 42 mentioned at the beginning can act, which is shown only in FIG.
  • the application unit 82 and the flushing agent source 72 are also shown only in FIG. 11.
  • the channel 64 may open into the channel 56, as illustrated in FIG.
  • the modified piston feeder 10 works as follows:
  • valves VI and V3 are opened, the lock of the piston unit 32 is released by the locking plug 46 and the piston unit 32 is moved by means of the drive 42 in its locking-Kop position.
  • flushing agent S flows out of the flushing agent source 72 into the working space 52 of the cylinder unit 20.
  • the cylinder unit 20 is released from the bottom connection unit 68 and moved to its discharge position by the piston unit 32 is moved accordingly, thereby leading the cylinder unit 20 with it.
  • the piston dispenser 10 compared to the piston dispenser 10 fewer intermediate steps are required, the potential separation between source 72 and application device 82 is always ensured by the spatial separation of the cooperating opening and connection components.
  • the stroke that the piston unit 32 must be able to travel is considerably less than that of the piston dispenser 10 '. Accordingly, the piston rod 32 and / or the coupling shaft 94 must be longer in the piston dispenser 10 'than in the piston dispenser 10. The piston dispenser 10 should therefore be made more compact than the piston dispenser 10' with otherwise identical dimensions.
  • the detergent S can be pressed into the application system with high pressure, which can be greater than 10, whereby a high cleaning performance can be achieved.
  • the linear movement of the piston unit 32 can be precisely monitored and controlled by known techniques, so that a high-precision metering of the quantities of liquid dispensed is possible.
  • piston dispensers 10, 10 'explained above are can be used to provide the application device 82 with paint, so several piston dispensers 10, 10 'can be combined to form an application system. At least one of these juxtaposed piston feeders 10, 10 'may then be used to flush the system.
  • Each other piston dispenser 10, 10 'can each be assigned a paint reservoir with a paint of a particular color, it is advantageous if each two piston dispensers 10, 10' are fed from a paint reservoir and operated according to the well-known dual principle. In this case, the application process for two objects, which are to be successively coated with the same color, can be continued rapidly, since one piston dispenser 10, 10 'can be filled with the paint, while the other piston dispenser the paint for application of the first Object.

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Abstract

Ein Kolbendosierer für fluide Medien umfasst eine Zylindereinheit (20), die einen Zylinderraum (18) vorgibt, in dem ein Kolbenelement (38; 50) einer Kolbenanordnung (32; 32, 50) bewegbar ist, das einen Arbeitsraum (52) in dem Zylinderraum (18) bereichsweise begrenzt. Die Zylindereinheit (20) weist eine mit dem Arbeitsraum (52) kommunizierende Befüllöffnung (54), über welche dem Arbeitsraum (52) fluides Medium zuführbar ist, und eine mit dem Arbeitsraum (52) kommunizierende Abgabeöffnung (58) auf, über welche fluides Medium aus dem Arbeitsraum (52) abgebbar ist. Die Zylindereinheit (20) ist relativ zu einer Anschlussanordnung (66) bewegbar und kann eine Befüllstellung und eine Abgabestellung einnehmen. Die Anschlussanordnung (66) weist einen Befüllanschluss (70), der mit einer Quelle (72) für fluides Medium verbindbar ist, und einen Abgabeanschluss (80) auf, der mit einer Applikationseinrichtung (82) verbindbar ist. In der Befüllstellung der Zylindereinheit (20) ist die Befüllöffnung (54) fluidisch mit dem Befüllanschluss (70) verbunden und die Abgabeöffnung (58) von dem Abgabeanschluss (80) räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet. In der Abgabestellung der Zylindereinheit (20) ist die Abgabeöffnung (58) fluidisch mit dem Abgabeanschluss (80) verbunden und die Befüllöffnung (54) von dem Befüllanschluss (70) räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet.

Description

Kolbendosierer für fluide Medien
Die Erfindung betrifft einen Kolbendosierer für fluide Medien, insbesondere zur Versorgung einer elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtung in einer Anlage zur Be- schichtung von Gegenständen, mit a) einer Zylindereinheit, die einen Zylinderraum vorgibt; b) eine Kolbenanordnung mit einem Kolbenelement, das in dem Zylinderraum bewegbar ist und einen Arbeitsraum in dem Zylinderraum bereichsweise begrenzt; wobei c) die Zylindereinheit eine mit dem Arbeitsraum kommunizierende Befüllöffnung, über welche dem Arbeitsraum fluides Medium zuführbar ist, und eine mit dem Arbeitsraum kommunizierende Abgabeöffnung aufweist, über welche fluides Medium aus dem Arbeitsraum abgebbar ist.
Bei Beschichtungsanlagen, insbesondere bei Lackieranlagen, werden häufig Applikationseinrichtungen eingesetzt, welche das von ihnen zu versprühende Beschichtungsmaterial mittels einer Hochspannungselektrode ionisieren. Dieses ionisierte Material wird dann auf Grund elektrostatischer Kräfte auf zu beschichtende Gegenstände gezogen, welche hierzu im Allgemeinen auf Massepotential liegen. Als zu beschichtende Gegenstände seien beispielhaft Fahrzeugkarosserien und Bautei¬ le von Fahrzeugen genannt .
Bei Lackieranlagen kommt es häufig vor, dass für die Be- schichtung eines Gegenstandes ein anderer Lack verwendet werden soll als derjenige Lack, mit dem ein vorhergehender Gegenstand beschichtet wurde. Vor einem Lackwechsel müssen die zur Applikationseinrichtung führenden Leitungen und das Versorgungssystem für den Lack mit einem Spülmittel gespült und von Lackresten des ersten Lacks befreit werden.
Bei einem Lackwechsel kommt es zwangsläufig zu Lackverlusten und es wird eine Menge an Spülmittel verbraucht, die jeweils anlagenspezifisch ist. Um die Lackverluste und den Spülmittelbedarf möglichst gering zu halten, wurde beispielsweise die sogenannte Molchtechnik entwickelt, bei welcher Lack und Spülmittel mittels Molchen voneinander getrennt gehalten werden können. Diese Technik ist jedoch verhältnismäßig aufwendig .
Um der Applikationseinrichtung Lack und Spülmittel wohldosiert zuführen zu können, haben sich am Markt unter anderem Kolbendosierer etabliert. Ein nach dem Doppelkolbenprinzip arbeitender Kolbendosierer der Eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2004 058 053 B4 bekannt. Dort wird der Arbeitsraum des Zylinders mit Lack gefüllt und dieser dann der Applikationseinrichtung zugeführt. Ein Spülen des Kolbendosierers und der zur Applikationseinrichtung führenden Leitungen, welches vor einem Farbwechsel notwendig ist, erfolgt mittels eines aus einer anderen Quelle zugeführten Spülmittels. Hierdurch kann es jedoch zu verhältnismäßig großen Lackverlusten und einem verhältnismäßig großen Spülmittelbedarf kommen, denen wieder beispielsweise durch die oben angesprochene Molchtechnik entgegengewirkt werden kann .
Sowohl die Molchtechnik als auch nach dem Doppelkolbenprin- zip arbeitende Kolbendosierer können jedoch insbesondere einer anderen, aus Sicherheitsgründen besonders wichtigen Bedingung gerecht werden: Bei Beschichtungen mit elektrosta- tisch arbeitenden Applikationseinrichtungen muss gewährleistet sein, dass zwischen Applikationseinrichtung und einem auf Erdpotential liegenden Spülmittelreservoir bzw. Farbreservoir oder Farbwechsler, wie sie an und für sich bekannt sind, zu jedem Zeitpunkt eine Potentialtrennung sichergestellt ist. Dies wird bei bekannten Kolbendosierern oder der Molchtechnik erreicht, indem in der oder den Zuleitungen vom Spülmittelreservoir bzw. vom Farbreservoir oder Farbwechsler zum Kolbendosierer eine isolierende Luftschicht aufgebaut wird, wobei der Kolbendosierer selbst auf dem Potential der Applikationseinrichtung liegt. Bei Doppelkolben-Kolben- dosierern ist insbesondere in einem Isolationsraum zwischen zwei Kolben eine isolierende Luftschicht vorhanden. Falls dabei jedoch nicht alles elektrisch leitende Material, sei es Lack oder Spülmittel, zuverlässig aus der Leitung verdrängt wird, oder solch leitfähiges Material auf Grund einer nicht sofort erkannten Undichtigkeit im Kolbendosierer in den Isolationsraum gelangt, kann es zu elektrischen Über- Schlägen kommen.
Darüber hinaus erhöht das aus den Zuleitungen zum Kolbendosierer entfernte Material den Gesamtverbrauch an Material, der für einen Farbwechsel notwendig ist .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kolbendosierer der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem der Materialverlust bei einem Farbwechsel möglichst gering ausfällt und insbesondere eine Potentialtrennung sicher auf- recht erhalten werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem Kolbendosierer der Eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass d) die Zylindereinheit relativ zu einer Anschlussanordnung bewegbar ist und eine Befüllstellung und eine Abgabestellung einnehmen kann; e) die Anschlussanordnung einen Befüllanschluss, der mit einer Quelle für fluides Medium verbindbar ist, und einen Abgabeanschluss aufweist, der mit einer Applikationseinrichtung verbindbar ist; f) in der Befüllstellung der Zylindereinheit die Befüllöff- nung fluidisch mit dem Befüllanschluss verbunden und die Abgabeöffnung von dem Abgabeanschluss räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist; g) in der Abgabestellung der Zylindereinheit die Abgabeöffnung fluidisch mit dem Abgabeanschluss verbunden und die Befüllöffnung von dem Befüllanschluss räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist.
Erfindungsgemäß wird also bei einem Kolbendosierer dafür Sorge getragen, dass es zu keinen Zeitpunkt eine leitende Materialverbindung zwischen der Abgabeöffnung, die mit der unter Hochspannung stehenden Applikationseinrichtung zusammenarbeitet, und der Befüllöffnung kommt, die mit der in der Regel auf Massepotential liegenden Quelle für fluides Medium zusammenarbeitet. Es ist stets ein isolierender räumlicher Abstand der relevanten Anschlüsse und Leitungen voneinander gewährleistet .
Da die geforderte Potentialtrennung stets sichergestellt ist, kann der Kolbendosierer günstig mit einer Monokolben- Kolbenanordnung arbeiten und das Kolbenelement der Kolbenanordnung durch einen Kolben einer von außen antreibbaren Kolbeneinheit gebildet sein.
Um die Sicherheit im Hinblick auf die Potentialtrennung nochmals zu erhöhen, kann es z.B. bei hochleitfähigen fluiden Medien vorteilhaft sein, wenn das Kolbenelement der Kolbenanordnung durch einen im Zylinderraum unabhängig beweglichen Kolben gebildet ist und die Kolbenanordnung außerdem eine von außen antreibbare Kolbeneinheit umfasst, die auf der vom Arbeitsraum abliegenden Seite des unabhängig beweglichen Kolbens angeordnet und in Wirkverbindung mit diesem bringbar ist. In diesem Fall arbeitet der Kolbendosierer somit mit einer Doppelkolben-Anordnung.
Wenn der unabhängig bewegliche Kolben als Schwimmkolben ausgebildet ist, wird für diesen kein separater Antrieb benötigt. Der Schwimmkolben kann von der einen Seite her durch fluides Medium, das über die Befüllöffnung in den Arbeitsraum strömen kann, und von der anderen Seite her mittels der Kolbeneinheit in die eine oder die andere Richtung im Zylinderraum angetrieben werden.
Es ist besonders von Vorteil, wenn die Kolbeneinheit in wenigstens einer Stellung lösbar mit der Zylindereinheit verriegelbar ist, so dass die Zylindereinheit von der Kolbeneinheit bei deren Bewegung mitgeführt wird. Hierdurch kann die Bewegung der Zylindereinheit von deren Befüllstellung in die Abgabestellung und gegebenenfalls zurück vorteilhaft erreicht werden, indem die Kolbeneinheit durch deren Antrieb bewegt wird. Dabei bewegen sich die Kolbeneinheit und deren Kolben jedoch nicht im Zylinderraum.
Es ist außerdem günstig, wenn die Zylindereinheit in ihrer Befüllstellung sowie/oder in ihrer Abgabestellung mit der Anschlussanordnung verriegelbar ist. So kann die jeweilige Position der Zylindereinheit gesichert werden und die gelöste Kolbeneinheit gegenüber der Zylindereinheit bewegt werden . Eine sichere Verriegelung wird dabei vorteilhaft durch druckluftbetätigte Verriegelungselemente erreicht, welche ohne Druckluftzufuhr unter Vorspannung einen Riegelzustand und mit Druckluftzufuhr einen Freigabezustand einnehmen. Die beteiligten Komponenten können in diesem Fall nur voneinander entriegelt werden, wenn das oder die zugehörigen Verriegelungselemente gezielt mit Druckluft versorgt werden. Dies verringert die Gefahr einer unbeabsichtigten Entriegelung.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Figur 1 einen Axialschnitt eines Kolbendosierers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Doppelkolbenanordnung, bei dem eine Zylindereinheit in einer Anschlussanordnung verschiebbar gelagert ist und sich in einer Befüllstellung befindet;
Figur 2 den Kolbendosierer in einer Zwischenphase beim Befüllen mit einem Spülmittel;
Figur 3 den mit Spülmittel gefüllten Kolbendosierer;
Figur 4 den mit Spülmittel gefüllten Kolbendosierer, wobei sich die Zylindereinheit in einer Zwischenstellung auf dem Weg von der Befüllstellung in eine Abgabestellung befindet;
Figur 5 den mit Spülmittel gefüllten Kolbendosierer, wobei sich die Zylindereinheit in der Abgabestellung befindet;
Figur 6 den Kolbendosierer in einer Zwischenphase beim Abgeben des Spülmittels während eines Spülvorgangs; Figur 7 den entleerten Kolbendosierer mit der Zylindereinheit in der Abgabestellung;
Figur 8 den entleerten Kolbendosierer in einer Rückholphase eines Kolbenelements;
Figur 9 den entleerten Kolbendosierer vor dem Rückweg der
Zylindereinheit in die Befüllstellung;
Figur 10 einen Axialteilschnitt eines abgewandelten Kolben- dosierers ;
Figuren 11 bis 14 einen Kolbendosierer gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel mit einer Monokolbenanordnung in vier Phasen beim Befüllen mit und Abgeben von Spülmittel .
In Figur 1 ist mit 10 insgesamt ein Kolbendosierer bezeichnet, welcher einen Hohlzylinder 12 umfasst, der beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Glas gefertigt ist. Der Hohlzylinder 12 ist auf einer Stirnseite mit einem Kopfsockel 14 und auf der gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Fußsockel 16 verschlossen. Der Hohlzylinder 12, der Kopfsockel 14 und der Fußsockel 16 begrenzen einen Zylinderraum 18 und bilden gemeinsam eine Zylindereinheit 20.
Die Begriffe "Kopf" und "Fuß" bedeuten hier und nachfolgend keine Zuordnung einer räumlichen Lage bei Gebrauch des Kol- bendosierers 10, der bei seiner Verwendung insgesamt belie¬ big ausgerichtet sein kann.
Be- und Entlüftungsöffnungen und -anschlüsse, wie sie an und für sich bekannt sind und zum ordnungsgemäßen Betrieb der Zylindereinheit 20 erforderlich sind, sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Sowohl der Kopfsockel 14 als auch der Fußsockel 16 sind jeweils auf der vom Hohlzylinder 12 abliegenden Seite nach innen eingestuft und weisen hierdurch jeweils auf dieser Seite eine Stufenumfangsflache 22 bzw. 24 auf. In diese Stufenum- fangsflächen 22 bzw. 24 des Kopfsockels 14 bzw. des Fußsockels 16 sind jeweils umlaufende Rastnuten 26 bzw. 28 eingearbeitet, auf welche weiter unten nochmals eingegangen wird.
Der Kopfsockel 14 weist einen zum Zylinderraum 18 koaxialen, einfach gestuften Durchgang 30 mit einem Führungsabschnitt 30a und einem Verriegelungsabschnitt 30b auf. Der Verriegelungsabschnitt 30b hat gegenüber dem Führungsabschnitt 30a einen größeren Querschnitt und mündet in den Zylinderraum 18.
Der Kolbendosierer 10 umfasst eine Kolbeneinheit 32 mit einer Kolbenstange 34, die an einem Ende in einen Verriegelungsbereich 36 übergeht, der auf seiner von der Kolbenstange 34 abliegenden Seite einen Kolben 38 trägt.
Die Kolbenstange 34 erstreckt sich durch den Führungsabschnitt 30a des Durchgangs 30 des Kopfsockels 14 und hat einen dazu komplementären Querschnitt. Die Abmessungen des Verriegelungsbereichs 36 der Kolbeneinheit 32 sind dagegen komplementär zu den Abmessungen des Verriegelungsabschnitts 30b des Durchgangs 30 in dem Kopfsockel 14. Der Kolben 38 dichtet radial mit dem Hohlzylinder 12 ab und weist einen zu seiner Längsachse parallelen Durchgangskanal 40 auf.
Die Kolbeneinheit 32 kann in axialer Richtung bewegt werden, wozu deren Kolbenstange 34 an ihrem vom Kolben 38 abliegenden Ende mit einem Antrieb 42 in Wirkverbindung steht, welcher lediglich in Figur 1 und dort nur schematisch gezeigt ist. Der Antrieb kann in Form eines Stellmotors vorliegen oder auch hydraulisch oder pneumatisch arbeiten.
Die Kolbeneinheit 32 kann mit dem Kopfsockel 14 und darüber mit der Zylindereinheit 20 lösbar gekoppelt werden. Hierzu ist in die Umfangswand des Verriegelungsbereichs 36 der Kolbeneinheit 32 eine Rastsenke 36a eingearbeitet, die mit einer Rastnase 44 eines Verriegelungselements in Form eines druckluftbetätigten Verriegelungssteckers 46 in dem Kopfsockel 14 zusammenarbeiten kann.
Ohne Druckluftzufuhr nimmt der Verriegelungsstecker 46 einen Riegelzustand ein, bei dem seine Rastnase 44 ünter Federvorspannung in den Verriegelungsabschnitt 30b des Durchgangs 30 im Kopfsockel 14 hinein ragt.
Der Verriegelungsstecker 46 kann über einen Druckluftkanal 48 im Kopfsockel 14 mit Druckluft versorgt und in einen Freigabezustand gebracht werden. In diesem ist die Rastnase 44 durch die Druckluft gegen die Federkraft aus dem Verriegelungsabschnitt 30b des Kopfsockel-Durchgangs 30 heraus gezogen .
In einer in Figur 1 zu erkennenden Verriegelungs-Kopf- Stellung der Kolbeneinheit 32 ist der Verriegelungsbereich 36 der Kolbeneinheit 32 so in dem Halteabschnitt 30b des Kopfsockel-Durchgangs 30 angeordnet, dass seine Rastsenke 36a vor der Rastnase 44 des Verriegelungssteckers 46 zu liegen kommt. Wenn der Verriegelungsstecker 46 dann seinen Riegelzustand einnimmt, greift dessen Rastnase 44 in die Rastsenke 36a des Verriegelungsbereichs 36 der Kolbeneinheit 32 ein, wodurch die Kolbeneinheit 32 mit dem Kopfsockel 14 und darüber mit der Zylindereinheit 20 verbunden ist. Die Kolbeneinheit 32 kann dann nicht mehr axial gegenüber dem Kopf¬ sockel 14 verschoben werden. Vielmehr kann die Kolbeneinheit 32 dann die Zylindereinheit 20 bei ihrer Linearbewegung mit sich führen.
Im Zylinderraum 18 befindet sich außerdem ein scheibenförmiger Schwimmkolben 50, der radial gegen die Hohlzylinder 12 abdichtet und sich zwischen dem Fußsockel 16 und dem Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 bewegen kann. Zwischen dem Schwimmkolben 50 und dem Fußsockel 16 ist ein Arbeitsraum 52 (vgl. Figuren 3 und 7) des Hohlzylinders 12 gebildet, dessen Volumen von der Stellung der Schwimmkolbens 50 im Hohlzylinder 12 abhängt und welcher radial durch den entsprechenden Bereich der Innenmantelfläche des Hohlzylinders 12 begrenzt ist. Die Kolbeneinheit 32 und der Schwimmkolben 50 bilden insgesamt eine Kolbenanordnung des Kolbendosierers 10.
Der Fußsockel 16 weist auf seiner in axialer Richtung vom Arbeitsraum 52 abliegenden Seite eine Befüllöffnung 54 auf, die über einen Kanal 56 im Fußsockel 16 mit dem Arbeitsraum 52 in Verbindung steht. In dem Kanal 56 ist ein druckluftbetätigtes Ventil Vi angeordnet, wie es an und für sich bekannt ist, durch welches der Kanal 56 freigegeben oder verschlossen werden kann.
Der Kopfsockel 14 weist auf seiner in axialer Richtung vom Zylinderraum 18 abliegenden Seite eine Abgabeöffnung 58 auf, die ihrerseits mit dem Arbeitsraum 52 in Verbindung steht. Dazu ist in dem Kopfsockel 14 ein Durchgangskanal 60 vorhanden, der über eine am Hohlzylinder 12 vorbei führende Leitung 62 mit einem gewinkelten Durchgangskanal 64 im Fußsockel 16 verbunden ist, der seinerseits in den Arbeitsraum 52 mündet. Auch in dem Durchgangskanal 60 im Kopfsockel 14 ist ein druckluftbetätigtes Ventil vorgesehen; dieses ist mit V2 bezeichnet und kann den Durchgangskanal 60 wahlweise verschließen oder freigeben.
Die Zylindereinheit 20 ist beweglich in einer Anschlussan- Ordnung 66 gelagert und kann darin zwischen einer Befüll- stellung und einer Abgabestellung bewegt werden.
Die Anschlussanordnung 66 umfasst eine komplementär zum gestuften Fußsockel 16 ausgebildete Fußanschlusseinheit 68 mit einem Befüllanschluss 70, der im Betrieb des Kolbendosierers 10 mit einer Spülmittelquelle 72 verbunden ist, die lediglich in Figur 1 und dort nur schematisch angedeutet ist. Der Befüllanschluss 70 kann durch ein weiteres Ventil V3 wahlweise verschlossen oder freigegeben werden.
Die Fußanschlusseinheit 68 umfasst außerdem eine Verriegelungseinrichtung 74 mit mehreren Verriegelungssteckern 76, die nach demselben Prinzip arbeiten, wie es oben zu dem Verriegelungsstecker 46 erläutert wurde, wobei die jeweilige Druckluftleitung nicht eigens gezeigt und die jeweils zugehörige Rastnase nicht eigens mit einem Bezugzeichen versehen ist .
Die Rastnasen der Verriegelungsstecker 76 können in die Rastnut 28 des Fußsockels 16 eingreifen, wenn die Zylindereinheit 20 gegenüber der Anschlussanordnung 66 eine Befüll- stellung einnimmt, die z.B. in Figur 1 gezeigt ist.
In dieser Befüllstellung taucht der Fußsockel 16 der Zylindereinheit 20 gleichsam mit dem Bereich der Stufenumfangs- fläche 24 in die Fußanschlusseinheit 68 ein, so dass seine Rastnut 28 vor den Rastnasen der Verriegelungsstecker 76 zu liegen kommen.
In der Befüllstellung der Zylindereinheit 20 ist der Befüll- anschluss 70 der Fußanschlusseinheit 68 fluidisch mit der Befüllöffnung 54 des Fußsockels 16 verbunden.
Die Anschlussanordnung 66 umfasst entsprechend auf der gege- nüberliegenden Seite der Zylindereinheit 20 eine komplementär zum gestuften Kopfsockel 14 ausgebildete Kopfanschluss- einheit 78 mit einem Abgabeanschluss 80, der im Betrieb des Kolbendosierers 10 mit einer elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtung 82 verbunden ist, die lediglich in Figur 1 und dort nur schematisch in Form einer Spritzpistole angedeutet ist. Der Abgabeanschluss 80 kann durch ein Ventil V4 wahlweise verschlossen oder freigegeben werden.
Die Kopfanschlusseinheit 78 umfasst außerdem eine Verriegelungseinrichtung 84 mit mehreren Verriegelungssteckern 86, die ebenfalls nach demselben Prinzip arbeiten, wie es oben zu den Verriegelungssteckern 46 und 76 erläutert wurde, wobei die jeweilige Druckluftleitung nicht eigens gezeigt ist.
Die nicht eigens mit einem Bezugszeichen versehenen Rastnasen der Verriegelungsstecker 86 können entsprechend in die Rastnut 26 des Kopfsockels 14 eingreifen, wenn die Zylindereinheit 20 gegenüber der Anschlussanordnung 66 eine Abgabestellung einnimmt, die z.B. in Figur 5 gezeigt ist.
In dieser Abgabestellung taucht nun entsprechend der Kopfsockel 16 der Zylindereinheit 20 gleichsam mit dem Bereich seiner Stufenumfangsflache 22 in die Kopfanschlusseinheit 78 ein, so dass seine Rastnut 26 vor den Rastnasen der Verriegelungsstecker 86 zu liegen kommen.
In der Abgabestellung der Zylindereinheit 20 ist der Abgabeanschluss 80 der Fußanschlusseinheit 68 fluidisch mit der Abgabeöffnung 58 des Fußsockels 16 verbunden.
Darüber hinaus umfasst die Kopfanschlusseinheit 78 einen Druckluftanschluss 88 mit einem Ventil V5, der mit dem
Druckluftkanal 48 im Kopfsockel 14 verbunden ist, wenn die Zylindereinheit 20 ihre Abgabestellung einnimmt. An dem Druckluftanschluss 88 liegt Druckluft aus einer nicht eigens gezeigten Druckluftquelle an.
Die Kopfanschlusseinheit 78 weist außerdem einen zur Kolbenstange 34 der Kolbeneinheit 32 koaxialen und im Querschnitt komplementären Führungsdurchgang 90 auf, durch welchen sich die Kolbenstange 34 hindurch erstreckt.
Die Fußanschlusseinheit 68 und die Kopfanschlusseinheit 78 der Anschlussanordnung 66 können als separat gelagerte Bauteile ausgebildet sein, die nicht aneinander befestigt sind, sondern getrennt voneinander von anderen Komponenten einer Beschichtungsanlage getragen sind.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Kolbendosierers 10 am Beispiel eines Reinigungsvorganges der Applikationseinrichtung 82 mit einem Spülmittel S beschrieben, welches in den Figuren jeweils durch Wellenlinien veranschaulicht ist. Der Kolbendosierer kann jedoch auch dazu verwendet werden, die Applikationseinrichtung 82 mit Lack zu versorgen. In diesem Fall ist anstelle der Spülmittelquelle 72 ein Lackreservoir mit dem Kolbendosierer 10 verbunden.
Wenn nun die Applikationseinrichtung 82 z.B. auf Grund eines anstehenden Farbwechsels gereinigt werden muss, wird der oben beschriebene Kolbendosierer 10 jedenfalls wie folgt betrieben :
Als Ausgangslage sei die Situation angenommen, die in Figur 1 gezeigt ist. Dort befindet sich die Zylindereinheit 20 in ihrer Befüllstellung, in der die Befüllöffnung 54 fluidisch mit dem Befüllanschluss 70 der Anschlussanordnung 66 verbunden ist.
Wie in den Figuren 1 bis 3 gut zu erkennen ist, ist der Kopfsockel 14 von der Kopfanschlusseinheit 78 beabstandet, wenn die Zylindereinheit 20 ihre Befüllstellung einnimmt. Wichtig ist jedoch, dass die Abgabeöffnung 58 im Kopfsockel 14 in dieser Befüllstellung der Zylindereinheit 20 von dem Abgabeanschluss 80 räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist. Hierdurch ist eine sichere Potentialtrennung der Spülmittelquelle 72 von der mit Hochspannung betriebenen Applikationseinrichtung 82 gewährleistet.
Die Zylindereinheit 20 ist über die Verriegelungseinrichtung 74 mit der Fußanschlusseinheit 68 verbunden, indem die Rastnasen der Verriegelungsstecker 76 unter Federvorspannung in die Rastnut 26 des Fußsockels 16 eingreifen. Die Kolbenein- heit 32 befindet sich in ihrer Verriegelungs-KopfStellung und ist mit dem Kopfsockel 14 verbunden, indem die Rastnase 44 des Verriegelungssteckers 46 unter Federvorspannung in die Rastsenke 36a des Verriegelungsbereichs 36 der Kolbenstange 34 eingreift. Der Schwimmkolben 50 berührt den Fußso- ekel 14. Die Ventile VI bis V5 sind geschlossen.
Nun werden die Ventile VI und V3 geöffnet, wodurch Spülmittel S aus der Spülmittelquelle 72 über den Befüllanschluss 70 in der Fußanschlusseinheit 68 der Anschlussanordnung 66 durch die Befüllöffnung 54 und den Kanal 56 des Fußsockels 16 in den Arbeitsraum 52 der Zylindereinheit 20 strömen kann. Dabei wird der Schwimmkolben 50 durch das Spülmittel S in Richtung auf den Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 gedrückt. Dies ist in Figur 2 gezeigt.
Luft, welche sich zunächst zwischen dem Schwimmkolben 50 und dem Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 befindet, wird über den Durchgangskanal 40 im Kolben 38 und einen mit diesem kommunizierenden Entlüftungskanal im Kopfsockel 14 aus dem Zylin- derraum 18 herausgedrückt, der in den Figuren auf Grund der gewählten Schnittebene nicht zu erkennen ist.
Es strömt so lange Spülmittel S in den Arbeitsraum 52, dessen Volumen sich dabei entsprechend vergrößert, bis der Schwimmkolben 50 gegen den Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 anstößt und die Zylindereinheit 20 maximal mit Spülmittel S gefüllt ist. Dies ist in Figur 3 gezeigt. In der Praxis ist der Arbeitsraum 52 so bemessen, dass der Kolbendosierer 10 etwa 600 ml Spülmittel S aufnehmen kann.
Die Zylindereinheit 20 kann in Vorbereitung auf einen Spülvorgang auf diese Weise bereits mit Spülmittel S gefüllt werden, wenn mit der Applikationseinrichtung 82 noch ein Gegenstand mit Lack beschichtet wird. Wenn die Applikationseinrichtung 82 durch den Kolbendosierer 10 mit Lack versorgt werden soll, kann dieser in Vorbereitung auf einen Lackwechsel bereits mit Lack gefüllt werden. In diesem Fall ist die Applikationseinrichtung 82 mit mindestens einer zweiten Dosiereinrichtung verbunden, aus der sie mit Lack gespeist werden kann.
Nun werden Ventile VI und V3 wieder geschlossen und die Verriegelungsstecker 76 der Verriegelungseinrichtung 74 der Fußanschlusseinheit 68 mit Druckluft betätigt, so dass sie die Zylindereinheit 20 freigeben.
Mittels des Antriebs 42 wird nun die Kolbeneinheit 32 in Richtung von der Fußanschlusseinheit 68 weg bewegt. Dadurch, dass die Kolbeneinheit 32 über den Verriegelungsstecker 46 mit der Zylindereinheit 20 verbunden ist, führt die Kolbeneinheit 32 die Zylindereinheit 20 bei ihrer Bewegung aus deren Befüllstellung mit sich in Richtung auf die Kopfanschlusseinheit 78 zu in deren Abgabestellung. Eine Zwischenphase dieser Bewegung ist in Figur 4 gezeigt. Die Zylindereinheit 20 mit der Kolbeneinheit 32 ist bei dieser Bewegung dadurch geführt, dass die Kolbenstange 34 sich durch den Führungsdurchgang 90 in der Kopfanschlusseinheit 78 hindurch erstreckt.
Die Befüllöffnung 54 der Zylindereinheit 20 wird bei deren Bewegung von dem Befüllanschluss 70 getrennt und in der in Figur 4 gezeigten Zwischenstellung sind insbesondere sowohl die Befüllöffnung 54 und als auch die Abgabeöffnung 58 von dem jeweils zugeordneten Befüllanschluss 70 bzw. Abgabean- schluss 80 räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet. Hierdurch ist eine Potentialtrennung zwischen Spülmittelquelle 72 und Applikationseinrichtung 82 sicher aufrechterhalten.
Die Druckluftversorgung der Verriegelungseinrichtung 74 in der Fußanschlusseinheit 68 kann nun unterbrochen werden. Bevor der Kopfsockel 14 mit dem Bereich seiner Stufenum- fangsfläche 22 zu den Verriegelungssteckern 86 der Kopfanschlusseinheit 78 gelangt, werden diese dagegen mit Druckluft versorgt, so dass sie den Weg für den Kopfsockel 14 freigeben .
Schließlich nimmt die Zylindereinheit 20 nun ihre in Figur 5 gezeigte Abgabestellung ein, in der die Abgabeöffnung 58 im Kopfsockel 14 fluidisch mit dem Abgabeanschluss 80 der Anschlussanordnung 66 verbunden ist. Die Druckluftversorgung zu den Verriegelungssteckern 86 der Kopfanschlusseinheit wird abgestellt und deren Rastnasen greifen in die Rastnut 26 des Kopfsockels 14 ein, wodurch die Zylindereinheit 20 mit der Kopfanschlusseinheit 78 verriegelt ist.
In den Figuren 5 bis 9 ist gut zu sehen, dass zwischen dem Fußsockel 16 und der Fußanschlusseinheit 68 ein Abstand ver¬ bleibt, wenn die Zylindereinheit 20 ihre Abgabestellung ein- nimmt. Wichtig ist hierbei jedoch, dass nun die Befüllöff- nung 54 im Fußsockel 16 von dem Befüllanschluss 70 räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist. Hierdurch ist die Potentialtrennung der Spülmittelquelle 72 von der Applikationseinrichtung 82 ohne Unterbrechung aufrechterhalten .
Nun werden die Ventile V2 und V4 geöffnet, so dass der Weg des Spülmittels S aus dem Arbeitsraum 52 über die Abgabeöffnung 58 und den Abgabeanschluss 80 zur Applikationseinrichtung 82 frei ist.
Dann wird das Ventil V5 geöffnet, so dass der Verriegelungsstecker 46 mit Druckluft versorgt wird und die Kolbeneinheit 32 freigibt.
Hierauf wird die Kolbenstange 34 mittels des Antriebs 42 in Richtung auf den Fußsockel 16 der Zylindereinheit 20 zu bewegt. Da die Kolbeneinheit 32 von dem Kopfsockel 14 gelöst, dieser jedoch mit der Kopfanschlusseinheit 78 verriegelt ist, bewegt sich der Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 in den Zylinderraum 18 der Zylindereinheit 20 hinein und schiebt dabei den Schwimmkolben 50 vor sich her. Der Kolben 38 steht so in Wirkverbindung mit dem Schwimmkolben 50. Dies ist in Figur 6 veranschaulicht. Wenn der Verriegelungsbereich 36 der Kolbenstange 34 den Verriegelungsabschnitt 30b des
Durchgangs 30 im Kopfsockel 14 verlassen hat, kann das Ventil V5 wieder geschlossen und die Druckluftzufuhr zum Verriegelungsstecker 46 unterbrochen werden.
In einer Abwandlung kann der Kolben 38 der Kolbeneinheit auch nicht gegen den Hohlzylinder 12 abdichten. Grundsätzlich reicht es aus, wenn die Kolbenstange 34 mit ihrem dem Zylinderraum 18 zugeordneten Ende mit dem Schwimmkolben 50 in Wirkverbindung treten kann. Der Schwimmkolben 50 drückt das Spülmittel S durch die Abgabeöffnung 58 im Fußsockel 16 in dessen Kanal 64 und weiter durch die Leitung 62 sowie den Kanal 60 im Kopfsockel 14 zu dessen Abgabeöffnung 58. Dort gibt die Zylindereinheit 20 das Spülmittel S an den Abgabeanschluss 80 ab, von wo es zur Applikationseinrichtung 82 gelangt und diese reinigt.
Wenn der Spülvorgang abgeschlossen und alles Spülmittel S aus dem Arbeitsraum 52 der Zylindereinheit 20 abgegeben ist
(siehe Figur 7), werden die Ventile V2 und V4 wieder geschlossen und die Kolbeneinheit 32 mittels des Antriebs 42 wieder in ihre Verriegelungs-KopfStellung zurück bewegt
(siehe Figur 8). Über den Durchgangskanal 40 im Kolben 38 kann dabei Luft in den Raum nachströmen, der sich zwischen dem Kolben 38 und dem Schwimmkolben 50 bildet.
Dabei wird zu gegebener Zeit der Weg der Verriegelungsbereich 36 der Kolbeneinheit 32 in den Verriegelungsabschnitt 30b des Durchgangs 30 des Kopfsockels 14 freigemacht, indem das Ventil V5 geöffnet wird. Dann wird die Kolbeneinheit 32 wieder mit dem Kopfsockel 14 verriegelt (siehe Figur 9) .
Sodann werden die Verriegelungsstecker 86 in der Kopfanschlusseinheit 78 mit Druckluft versorgt und geben die Zylindereinheit 20 als Ganzes frei. Die Kolbeneinheit 32 wird mittels des Antriebs 42 in Richtung auf die Fußanschlusseinheit 68 bewegt. Dabei führt sie wieder die Zylindereinheit 20 mit sich, die so aus ihrer Abgabestellung in ihre Befüll- einstellung zurück bewegt wird, und der Befüll- und Abgabevorgang kann erneut mit der in Figur 1 gezeigten Ausgangssituation durchgeführt werden.
In Figur 10 ist ein Teil eines abgewandelten Kolbendosxerers 10 gezeigt, bei dem als einziger Unterschied der gewinkelte Kanal 64 im Fußsockel 16 nicht über eine eigene Mündungsöffnung zum Arbeitsraum 52 der Zylindereinheit 20 führt, sondern vielmehr in den Kanal 56 mündet. Der abgewandelte Kol- bendosierer 10 wird jedoch genauso betrieben, wie es oben erläutert wurde.
Die Figuren 11 bis 14 zeigen einen abgewandelten Kolbendo- sierer 10' in vier Stadien während eines Befüll- und Abgabevorgangs, bei dem Komponenten und Bauteile, die denjenigen des Kolbendosierers 10 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 bis 9 gezeigten Kol- bendosierer 10 ist beim Kolbendosierer 10' jedoch kein
Schwimmkolben vorhanden, so dass der Arbeitsraum 52 zwischen dem Fußsockel 16 der Zylindereinheit 20 und dem Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 ausgebildet ist, wobei das Volumen des Arbeitsraumes von der Stellung der Kolbeneinheit 32 gegenüber der Zylindereinheit 20 abhängt. Eine Kolbenanordnung ist bei diesem Ausführungsbeispiel somit nur durch die Kolbeneinheit 32 gebildet.
Der Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 weist in diesem Fall keinen Durchgangskanal auf und der Verriegelungsbereich 36 der Kolbeneinheit 32 hat nun denselben Querschnitt, wie die Kolbenstange 34.
Außerdem weist die Kolbeneinheit 32 einen zweiten Verriegelungsbereich 92 mit einer Rastsenke 92a in der Kolbenstange 34 auf, der im Abstand zum ersten Verriegelungsbereich 36 mit der Rastsenke 36a angeordnet ist. Die Rastsenke 92a ist dabei derart an der Kolbenstange 34 positioniert, dass sie vor der Rastnase 44 des Verriegelungssteckers 46 zu liegen kommt, wenn die Kolbeneinheit 32 eine Stellung einnimmt, in der der Kolben 38 an dem Fußsockel 14 anliegt. Diese Stel- lung definiert eine Verriegelungs-Fußstellung der Kolbeneinheit 32.
Wie in Figur 11 zu erkennen ist, geht die Kolbenstange 34 an ihrem von der Zylindereinheit 20 abliegenden Ende in einen Koppelschaft 94 mit kleinerem Querschnitt über, an dem der eingangs angesprochene Antrieb 42 angreifen kann, der nur in Figur 11 gezeigt ist. Auch die Applikationseinheit 82 und die Spülmittelquelle 72 sind nur in Figur 11 gezeigt.
Auch bei dem abgewandelten Kolbendosierer 10' kann der Kanal 64 in den Kanal 56 münden, wie es in Figur 10 veranschaulicht ist.
Der abgewandelte Kolbendosierer 10' funktioniert wie folgt:
Als Ausgangslage sei die Situation angenommen, die in Figur 11 gezeigt ist. Dort befindet sich die Zylindereinheit 20 in ihrer Befüllstellung und ist mit der Bodenanschlusseinheit 68 der Anschlussanordnung 66 verriegelt. Die Kolbeneinheit 32 hat ihre Verriegelungs-Fußstellung inne, in welcher der Kolben 38 an den Fußsockel 16 anliegt und der Verriegelungsstecker 46 in die Rastsenke 92a des zweiten Verriegelungsbereichs 92 der Kolbeneinheit 32 eingreift. Alle Ventile VI bis V5 sind zunächst geschlossen.
Nun werden die Ventile VI und V3 geöffnet, die Verriegelung der Kolbeneinheit 32 durch den Verriegelungsstecker 46 gelöst und die Kolbeneinheit 32 mittels des Antriebs 42 in ihre Verriegelungs-Kop Stellung verfahren. Dabei strömt Spülmittel S aus der Spülmittelquelle 72 in den Arbeitsraum 52 der Zylindereinheit 20 nach.
Wenn die Zylindereinheit 20 vollständig mit Spülmittel S ge¬ füllt ist und die Kolbeneinheit 32 in ihre Verriegelungs- Kopfstellung bewegt worden ist (siehe Figur 12), wird die Kolbeneinheit 32 mittels des Verriegelungssteckers 46 mit dem Kopfsockel 14 verriegelt und die Ventile VI und V3 wieder geschlossen.
Die Zylindereinheit 20 wird von der Bodenanschlusseinheit 68 gelöst und in ihre Abgabestellung bewegt, indem die Kolbeneinheit 32 entsprechend verfahren wird und dabei die Zylindereinheit 20 mit sich führt.
In der in Figur 13 zu erkennenden Abgabestellung der Zylindereinheit 20 wird diese sodann mittels der Verriegelungseinrichtung 84 mit der Kopfanschlusseinheit 78 verriegelt. Die Ventile V2 und V4 werden geöffnet und die Kolbeneinheit 32 von dem Kopfsockel 14 gelöst und in Richtung auf den Bodensockel 16 in ihre Verriegelungs-Fußstellung bewegt. Dabei strömt Spülmittel S aus dem Abgabeanschluss 80 im Kopfsockel 14 zur Applikationseinrichtung 82. Wenn die Kolbeneinheit 32 schließlich ihre Verriegelungs- Fußstellung einnimmt und alles Spülmittel S aus dem Arbeitsraum 52 der Zylindereinheit 20 herausgedrückt ist, wird die Kolbeneinheit 32 wieder über den Verriegelungsstecker 46 mit dem Kopfsockel 14 verriegelt und die Ventile V2 und V4 wie- der geschlossen. Diese Situation ist in Figur 14 gezeigt.
Nun wird die Verriegelung der Zylindereinheit 20 mit der Kopfanschlusseinheit 78 wieder gelöst und die Zylindereinheit 20 in ihre Befüllstellung bewegt, indem die Kolbenein- heit 32 entsprechend in Richtung auf die Bodenanschlusseinheit 68 verfahren wird und dabei die Zylindereinheit 20 mit sich führt.
Dann liegt wieder die Konstellation vor, die in Figur 11 ge- zeigt ist, und der Befüll- und Abgabevorgang kann erneut wie oben beschrieben durchgeführt werden.
Auch hier kann anstelle von Spülmittel S ein Lack zur Applikationseinrichtung 82 gefördert werden; das oben zum Kolben- dosierer 10 Gesagte gilt für den Kolbendosierer 10' sinngemäß entsprechend.
Insgesamt sind beim Kolbendosierer 10' gegenüber dem Kolbendosierer 10 weniger Zwischenschritte erforderlich, wobei die Potentialtrennung zwischen Quelle 72 und Applikationseinrichtung 82 durch die räumliche Absonderung der miteinander zusammenarbeitenden Öffnungs- und Anschlusskomponenten stets sicher gewährleistet ist.
Bei der Doppelkolbenausbildung bei dem Kolbendosierer 10 mit dem Kolben 38 der Kolbeneinheit 32 und dem Schwimmkolben ist der Hubweg, den die Kolbeneinheit 32 zurücklegen können muss, jedoch beträchtlich geringer als bei dem Kolbendosierer 10'. Dementsprechend muss die Kolbenstange 32 und/oder der Koppelschaft 94 bei dem Kolbendosierer 10' länger sein als beim Kolbendosierer 10. Der Kolbendosierer 10 bei ansonsten gleichen Abmessungen daher kompakter ausgebildet sein als der Kolbendosierer 10'.
Bei den oben erläuterten Kolbendosierern 10 und 10' ist die Potentialtrennung bis zu Spannungen von 80 kV möglich. Durch die Kolbentechnik kann das Spülmittel S mit hohem Druck, der größer als 10 bar sein kann, in das Applikationssystem eingedrückt werden, wodurch ein hohe Reinigungsleistung erzielbar ist. Die Linearbewegung der Kolbeneinheit 32 kann mit bekannten Techniken präzise überwacht und gesteuert werden, so dass eine hochpräzise Dosierung der abgegebenen Flüssigkeitsmengen möglich ist.
Wenn die oben erläuterten Kolbendosierer 10, 10' dazu ver- wendet werden, die Applikationseinrichtung 82 mit Lack zu versorgen, so können mehrere Kolbendosierer 10, 10' zu einem Applikationssystem kombiniert werden. Wenigstens einer dieser nebeneinander betriebenen Kolbendosierer 10, 10' kann dann zum Spülen des Systems verwendet werden. Jedem anderen Kolbendosierer 10, 10' kann jeweils ein Lackreservoir mit einem Lack einer bestimmten Farbe zugeordnet werden, wobei es günstig ist, wenn jeweils zwei Kolbendosierer 10, 10' aus einem Lackreservoir gespeist werden und nach dem an und für sich bekannten Doppelprinzip betrieben werden. In diesem Fall kann der Applikationsvorgang für zwei Gegenstände, die hintereinander folgend mit der gleichen Farbe beschichtet werden sollen, rasch fortgeführt werden, da der eine Kolbendosierer 10, 10' mit dem Lack befüllt werden kann, während der andere Kolbendosierer den Lack zur Applikation des ersten Gegenstands abgibt.
Durch die stets aufrecht erhaltene Potentialtrennung zwischen dem oder den Reservoirs für das oder die verwendeten fluiden Medien, sei es Lack oder Spülmittel, können mit den Kolbendosierern 10, 10' insbesondere auch hochleitfähige Lacke, wie sie z.B. in Form von Leitprimern auf dem Gebiet der Kunststofflackierung vorkommen, sicher gehandhabt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kolbendosierer für fluide Medien, insbesondere zur Versorgung einer elektrostatisch arbeitenden Applikationseinrichtung in einer Anlage zur Beschichtung von Gegenständen, mit a) einer Zylindereinheit (20), die einen Zylinderraum (18) vorgibt; b) eine Kolbenanordnung (32; 32, 50) mit einem Kolbenelement (38; 50), das in dem Zylinderraum (18) bewegbar ist und einen Arbeitsraum (52) in dem Zylinderraum (18) bereichsweise begrenzt; wobei c) die Zylindereinheit (20) eine mit dem Arbeitsraum
(52) kommunizierende Befüllöffnung (54), über welche dem Arbeitsraum (52) fluides Medium zuführbar ist, und eine mit dem Arbeitsraum (52) kommunizierende Abgabeöffnung (58) aufweist, über welche fluides Medium aus dem Arbeitsraum (52) abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Zylindereinheit (20) relativ zu einer Anschlussanordnung (66) bewegbar ist und eine Befüllstellung und eine Abgabestellung einnehmen kann; e) die Anschlussanordnung (66) einen Befüllanschluss
(70), der mit einer Quelle (72) für fluides Medium verbindbar ist, und einen Abgabeanschluss (80) aufweist, der mit einer Applikationseinrichtung (82) verbindbar ist; f) in der Befüllstellung der Zylindereinheit (20) die Befüllöffnung (54) fluidisch mit dem Befüllanschluss (70) verbunden und die Abgabeöffnung (58) von dem Abgabeanschluss (80) räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist; g) in der Abgabestellung der Zylindereinheit (20) die Abgabeöffnung (58) fluidisch mit dem Abgabeanschluss (80) verbunden und die Befüllöffnung (54) von dem Be- füllanschluss (70) räumlich abgesondert und dadurch galvanisch getrennt angeordnet ist.
Kolbendosierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (38; 50) der Kolbenanordnung (32; 32, 50) durch einen Kolben (38) einer von außen antreibbaren Kolbeneinheit (32) gebildet ist.
Kolbendosierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (38; 50) der Kolbenanordnung (32; 32, 50) durch einen im Zylinderraum (18) unabhängig beweglichen Kolben (50) gebildet ist und die Kolbenanordnung (32; 32, 50) außerdem eine von außen antreibbare Kolbeneinheit (32) umfasst, die auf der vom Arbeitsraum (52) abliegenden Seite des unabhängig beweglichen Kolbens (50) angeordnet und in Wirkverbindung mit diesem bringbar ist.
Kolbendosierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der unabhängig bewegliche Kolben (50) als Schwimmkolben (50) ausgebildet ist.
Kolbendosierer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbeneinheit (32) in wenigs- tens einer Stellung lösbar mit der Zylindereinheit (20) verriegelbar ist, so dass die Zylindereinheit (20) von der Kolbeneinheit (32) bei deren Bewegung mitgeführt wird .
Kolbendosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindereinheit (20) in ihrer Befüllstellung sowie/oder in ihrer Abgabestellung mit der Anschlussanordnung (66) verriegelbar ist.
Kolbendosierer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verriegeln der Kolbeneinheit (32) und/oder der Zylindereinheit (20) druckluftbetätigte Verriegelungselemente (46, 76, 86) vorhanden sind, welche ohne Druckluftzufuhr unter Vorspannung einen Riegelzustand und mit Druckluftzufuhr einen Freigabezustand einnehmen .
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